Question

   Оксид углерода (II) можно превратить в оксид углерода (IV) под действием водяных паров при температуре 550 °С и давлении 10 Н/м . В этих условиях константа равновесия равна 5. Вычислите, какое количество воды нужно прибавить к 100 газовой смеси состава 35% СО, 5% O2, 35% H2, 20% N2 и 5% H2O (в % по объему), чтобы после конверсии содержание СО в осушенном газе составляло 3%. 

Answer 1

Если будут вопросы, пишите в комменты. И если есть ответ, то обязательно сверьтесь

Answer 2

Для решения этой задачи, мы будем использовать закон действующих масс, который описывает равновесие между реагентами и продуктами химической реакции.

У нас есть следующая реакция превращения оксида углерода (II) в оксид углерода (IV):

2 CO (г) + O2 (г) ⇌ 2 CO2 (г)

Теперь давайте рассмотрим состав исходной газовой смеси и состав газовой смеси после превращения:

Исходная газовая смесь:

• 35% CO (г) (объемная доля)
• 5% O2 (г)
• 35% H2 (г)
• 20% N2 (г)
• 5% H2O (г)

После превращения, предполагая, что все CO и O2 превратились в CO2, исходные объемные доли CO и O2 станут нулевыми, и образуется только CO2.

Теперь нам нужно найти, сколько воды нужно добавить, чтобы содержание CO составляло 3% по объему в осушенном газе.

Пусть V0 будет объемом исходной газовой смеси. Тогда:

Объем CO в исходной газовой смеси = 35% от V0 = 0.35 * V0

Объем CO в осушенном газе после превращения = 3% от V0 = 0.03 * V0

Так как мы превращаем 2 молекулы CO в 2 молекулы CO2, изменение объема CO равно:

ΔV_CO = (0.35 - 0.03) * V0 = 0.32 * V0

Теперь вспомним о том, что в реакции участвует и вода, и нам нужно определить, сколько воды нужно добавить. Пусть V_water будет объемом воды, который нужно добавить.

Объем воды в осушенном газе = 5% от (V0 + V_water) = 0.05 * (V0 + V_water)

Теперь мы знаем, что объем воды в осушенном газе после превращения составляет 5% от общего объема осушенного газа (CO2 + H2O):

0.05 * (V0 + V_water) = 0.05 * (0.32 * V0 + V_water)

Теперь мы можем решить уравнение и найти значение V_water:

0.05 * (V0 + V_water) = 0.05 * (0.32 * V0 + V_water)

Раскроем скобки:

0.05 * V0 + 0.05 * V_water = 0.016 * V0 + 0.05 * V_water

Переносим все члены с V_water на одну сторону уравнения:

0.05 * V_water - 0.05 * V_water = 0.016 * V0 - 0.05 * V0

0 = -0.034 * V0

Теперь делим обе стороны уравнения на -0.034 * V0:

V_water = 0 / -0.034 = 0

Значит, объем воды, который нужно добавить, равен нулю. Это означает, что нам не нужно добавлять воду для того, чтобы достичь 3% содержания CO в осушенном газе. Вероятно, эта реакция идет без образования воды как побочного продукта, поэтому вода не влияет на равновесие.